原子發(fā)射光譜分析習題重點講義資料.doc

原子發(fā)射光譜分析習題一、簡答題1. 試從電極頭溫度、弧焰溫度、穩(wěn)定性及主要用途比較三種常用光源（直流、交流電弧，高壓火花）的性能。2攝譜儀由哪幾部分構(gòu)成？各組成部件的主要作用是什么？3簡述ICP的形成原理及其特點。4. 何謂元素的共振線、靈敏線、最后線、分析線，它們之間有何聯(lián)系？5. 光譜定性分析的基本原理是什么？進行光譜定性分析時可以有哪幾種方法？說明各個方法的基本原理和使用場合。6. 結(jié)合實驗說明進行光譜定性分析的過程。7. 光譜定性分析攝譜時，為什么要使用哈特曼光闌？為什么要同時攝取鐵光譜？8. 光譜定量分析的依據(jù)是什么？為什么要采用內(nèi)標？簡述內(nèi)標法的原理。內(nèi)標元素和分析線對應(yīng)具備哪些條件？為什么？9.何謂三標準試樣法？10. 試述光譜半定量分析的基本原理，如何進行？二、選擇題1. 原子發(fā)射光譜的光源中，火花光源的蒸發(fā)溫度（Ta）比直流電弧的蒸發(fā)溫度（T b） ( )A Ta= T b B Ta T b C Ta T b D 無法確定2. 光電直讀光譜儀中，使用的傳感器是 ( )A 感光板 B 光電倍增管 C 兩者均可 D 3. 光電直讀光譜儀中，若光源為ICP，測定時的試樣是 ( )A 固體 B 粉末 C 溶液 D 4. 用攝譜法進行元素定量分析時，宜用感光板乳劑的 ( )A 反襯度小 B 展度小 C 反襯度大 D 5. 在進行光譜定量分析時，狹縫寬度宜 ( )A 大 B 小 C 大小無關(guān) D 6. 用攝譜法進行元素定性分析時,測量感光板上的光譜圖采用 ( )A 光度計 B 測微光度計 C 映譜儀 D 7. 在原子發(fā)射光譜的光源中，激發(fā)溫度最高的是 ( )A 交流電弧 B 火花 C ICP D 8. 在攝譜儀中，使用的傳感器是 ( )A 光電倍增管 B 感光板 C 兩者均可 D 9. 用攝譜法進行元素定量分析時，分析線對應(yīng)的黑度一定要落在感光板乳劑特性曲線的 ( )A 惰延量內(nèi) B 展度外 C 展度內(nèi) D 10. 在進行光譜定性分析時，狹縫寬度宜 ( )A 小 B 大 C 大小無關(guān) D 11. 用攝譜法進行元素定量分析時，測量感光板上的光譜圖采用 ( )A 光度計 B 儀映譜 C 測微光度計 D 12. 在原子發(fā)射光譜分析法中，選擇激發(fā)電位相近的分析線對是為了 ( )A 減小基體效應(yīng) B 提高激發(fā)幾率 C 消除弧溫的影響 D 13. 礦石粉末的定性分析，一般選用下列哪種光源 ( )A 交流電弧 B 高壓火花 C 等離子體光源 D 14. 原子收射光譜的產(chǎn)生是由于 ( )A 原子的次外層電子在不同能級間的躍近B 原子的外層電子在不同能級間的躍近C 原子外層電子的振動和轉(zhuǎn)動 D 三、填空題1原子發(fā)射光譜分析中，對激發(fā)光源性能的要求是 、 ；對照明系統(tǒng)的要求是 、 。2等離子體光源（ICP）具有 、 、 、 等優(yōu)點，它的裝置主要包括 、 、 等部分。 3核鏡攝譜儀結(jié)構(gòu)主要由 、 、 、 四部分（系統(tǒng)）組成。4原子發(fā)射光譜定性分析時，攝譜儀狹縫宜 ，原因是 。而定量分析時，狹縫宜 ，原因是 。5原子發(fā)射光譜分析只能確定試樣物質(zhì)的 ，而不能給出試樣物質(zhì)的 。6在進行光譜定性分析時，在“標準光譜圖”上，標有MgI符號，其中Mg表示 ，I表示 ，10表示 ，R表示 ，2852表示 。7光譜定性分析檢查鋁時，Al 3082.6為8級線，3092.7為9級線，若前者在試樣譜帶中出現(xiàn)，而后者未出現(xiàn)，應(yīng)判斷 鋁存在。8測微光度計用于測量譜線的強度（黑度(S)）或透光率（），S標尺范圍是 ，標尺范圍是 。9光譜定量分析的基本關(guān)系式是 ，式中表示 ，表示 ，當時表示 ，當時表示 ，愈小于1時，表示 。10棱鏡材料不同，其色散率也不同，石英棱鏡色散率較大的波長范圍為 ，玻璃棱鏡色散率較大的波長范圍為 。石英棱鏡適用于 光譜區(qū)，玻璃棱鏡適用于 光譜區(qū)。四、正誤判斷1光通過膠體溶液所引起的散射為丁鐸爾散射。 （ ）2分子散射是指輻射能與比輻射波長大得多的分子或分子聚集體之間的相互作用而產(chǎn)生的散射光。 （ ）3原子內(nèi)部的電子躍遷可以在任意兩個能級之間進行，所以原子光譜是由眾多條光譜線按一定順序組成。 （ ）4光柵光譜為勻排光譜，即光柵色散率幾乎與波長無關(guān)。 （ ）5由第一激發(fā)態(tài)回到基態(tài)所產(chǎn)生的譜線，通常也是最靈敏線、最后線。 （ ）6自吸現(xiàn)象是由于激發(fā)態(tài)原子與基態(tài)原子之間的相互碰撞失去能量所造成的。 （ ）7自蝕現(xiàn)象則是由于激發(fā)態(tài)原子與其他原子之間的相互碰撞失去能量所造成的。（ ）8在原子發(fā)射光譜分析中，自吸現(xiàn)象與自蝕現(xiàn)象是客觀存在且無法消除。 （ ）9光譜線的強度與躍遷能級的能量差、高能級上的原子總數(shù)及躍遷概率有關(guān)。 （ ）10自吸現(xiàn)象與待測元素的濃度有關(guān)，濃度越低，自吸越嚴重。 （ ）11 ICP光源中可有效消除自吸現(xiàn)象是由于儀器具有很高的靈敏度，待測元素的濃度低的原因。 （ ） 12原子發(fā)射光譜儀器類型較多，但都可分為光源、分光、檢測三大部分，其中光源起著十分關(guān)鍵的作用。 （ ） 13直流電弧具有靈敏度高，背景小，適合定性分析等特點。但再現(xiàn)性差，易發(fā)生自吸現(xiàn)象，不適合定量分析。 （ ）14交流電弧的激發(fā)能力強，分析的重現(xiàn)性好，適用于定量分析，不足的是蒸發(fā)能力也稍弱，靈敏度稍低。 （ ）15 Al 308.26 nm（I）的譜線強度為8級，309.27nm(I)的譜線強度為9級。采用光譜分析確定試樣中Al是否存在時，若前一譜線在試樣譜帶中出現(xiàn)而后一譜線未出現(xiàn)，可判斷試樣中有Al存在。 （ ）原子發(fā)射光譜分析習題解答一、簡答題1. 試從電極頭溫度、弧焰溫度、穩(wěn)定性及主要用途比較三種常用光源（直流、交流電弧，高壓火花）的性能。 2攝譜儀由哪幾部分構(gòu)成？各組成部件的主要作用是什么？解：攝譜儀是用來觀察光源的光譜的儀器，主要由照明系統(tǒng)、準光系統(tǒng)、色散系統(tǒng)及投影系統(tǒng)構(gòu)成。照明系統(tǒng)的作用是將光源產(chǎn)生的光均勻地照明于狹縫上。準光系統(tǒng)的作用是將通過狹縫的光源輻射經(jīng)過準光鏡變成平行光束照射在分光系統(tǒng)（色散系統(tǒng)上）。色散系統(tǒng)為棱鏡或光柵，其作用是將光源產(chǎn)生的光分開，成為分立的譜線。投影系統(tǒng)的作用是將攝得的譜片進行放大，并投影在屏上以便觀察。在定量分析時還需要有觀測譜線黑度的黑度計及測量譜線間距的比長儀。3簡述ICP的形成原理及其特點。解：ICP是利用高頻加熱原理。當在感應(yīng)線圈上施加高頻電場時，由于某種原因（如電火花等）在等離子體工作氣體中部分電離產(chǎn)生的帶電粒子在高頻交變電磁場的作用下做高速運動，碰撞氣體原子，使之迅速、大量電離，形成雪崩式放電，電離的氣體在垂直于磁場方向的截面上形成閉合環(huán)形的渦流，在感應(yīng)線圈內(nèi)形成相當于變壓器的次級線圈并同相當于初級線圈的感應(yīng)線圈耦合，這種高頻感應(yīng)電流產(chǎn)生的高溫又將氣體加熱、電離，并在管口形成一個火炬狀的穩(wěn)定的等離子體焰矩。其特點如下：（1）工作溫度高、同時工作氣體為惰性氣體，因此原子化條件良好，有利于難熔化合物的分解及元素的激發(fā)，對大多數(shù)元素有很高的靈敏度。（2）由于趨膚效應(yīng)的存在，穩(wěn)定性高，自吸現(xiàn)象小，測定的線性范圍寬。（3）由于電子密度高，所以堿金屬的電離引起的干擾較小。（4）ICP屬無極放電，不存在電極污染現(xiàn)象。（5）ICP的載氣流速較低，有利于試樣在中央通道中充分激發(fā)，而且耗樣量也較少。（6）采用惰性氣體作工作氣體，因而光譜背景干擾少。4. 何謂元素的共振線、靈敏線、最后線、分析線，它們之間有何聯(lián)系？解：由激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷所發(fā)射的譜線稱為共振線(resonance line)。共振線具有最小的激發(fā)電位，因此最容易被激發(fā)，為該元素最強的譜線。靈敏線(sensitive line) 是元素激發(fā)電位低、強度較大的譜線，多是共振線(resonance line)。最后線(last line) 是指當樣品中某元素的含量逐漸減少時，最后仍能觀察到的幾條譜線。它也是該元素的最靈敏線。進行分析時所使用的譜線稱為 分析線(analytical line)。由于共振線是最強的譜線，所以在沒有其它譜線干擾的情況下，通常選擇共振線作為分析線。5. 光譜定性分析的基本原理是什么？進行光譜定性分析時可以有哪幾種方法？說明各個方法的基本原理和使用場合。解：由于各種元素的原子結(jié)構(gòu)不同，在光源的激發(fā)下，可以產(chǎn)生各自的特征譜線，其波長是由每種元素的原子性質(zhì)決定的，具有特征性和唯一性，因此可以通過檢查譜片上有無特征譜線的出現(xiàn)來確定該元素是否存在，這就是光譜定性分析的基礎(chǔ)。進行光譜定性分析有以下三種方法：（1）比較法。將要檢出元素的純物質(zhì)或純化合物與試樣并列攝譜于同一感光板上，在映譜儀上檢查試樣光譜與純物質(zhì)光譜。若兩者譜線出現(xiàn)在同一波長位置上，即可說明某一元素的某條譜線存在。本方法簡單易行，但只適用于試樣中指定組分的定性。（2）對于復雜組分及其光譜定性全分析，需要用鐵的光譜進行比較。采用鐵的光譜作為波長的標尺，來判斷其他元素的譜線。 （3）當上述兩種方法均無法確定未知試樣中某些譜線屬于何種元素時，可以采用波長比較法。即準確測出該譜線的波長，然后從元素的波長表中查出未知譜線相對應(yīng)的元素進行定性。6. 結(jié)合實驗說明進行光譜定性分析的過程。解：光譜定性分析包括試樣處理、攝譜、檢查譜線等幾個基本過程。7. 光譜定性分析攝譜時，為什么要使用哈特曼光闌？為什么要同時攝取鐵光譜？解：使用哈特曼光闌是為了在攝譜時避免由于感光板移動帶來的機械誤差，從而造成分析時攝取的鐵譜與試樣光譜的波長位置不一致。攝取鐵光譜是由于鐵的光譜譜線較多，而且每條譜線的波長都已經(jīng)精確測定，并載于譜線表內(nèi)，因此可以用鐵個譜線作為波長的標尺，進而確定其它元素的譜線位置。8. 光譜定量分析的依據(jù)是什么？為什么要采用內(nèi)標？簡述內(nèi)標法的原理。內(nèi)標元素和分析線對應(yīng)具備哪些條件？為什么？解：在光譜定量分析中，元素譜線的強度I與該元素在試樣中的濃度C呈下述關(guān)系： I= aCb在一定條件下，a,b為常數(shù)，因此 log I = b logC +loga亦即譜線強度的對數(shù)與濃度對數(shù)呈線性關(guān)系，這就是光譜定量分析的依據(jù)。在光譜定量分析時，由于a,b隨被測元素的含量及實驗條件（如蒸發(fā)、激發(fā)條件，取樣量，感光板特性及顯影條件等）的變化而變化，而且這種變化往往很難避免，因此要根據(jù)譜線強度的絕對值進行定量常常難以得到準確結(jié)果。所以常采用內(nèi)標法消除工作條件的變化對測定結(jié)果的影響。用內(nèi)標法進行測定時，是在被測元素的譜線中選擇一條譜線作為分析線，在基體元素（或定量加入的其它元素）的譜線中選擇一條與分析線均稱的譜線作為內(nèi)標線，組成分析線對，利用分析線與內(nèi)標線絕對強度的比值及相對強度來進行定量分析。這時存在如下的基本關(guān)系：logR = log(I1/I2) = b1logC + logA其中A=a1/I2內(nèi)標元素和分析線對應(yīng)具備的條件 內(nèi)標元素與被測元素在光源作用下應(yīng)有相近的蒸發(fā)性質(zhì)；內(nèi)標元素若是外加的，必須是試樣中不含或含量極少可以忽略的。分析線對選擇需匹配；兩條原子線或兩條離子線,兩條譜線的強度不宜相差過大。分析線對兩條譜線的激發(fā)電位相近。 若內(nèi)標元素與被測元素的電離電位相近，分析線對激發(fā)電位也相近，這樣的分析線對稱為“均勻線對”。分析線對波長應(yīng)盡可能接近。分析線對兩條譜線應(yīng)沒有自吸或自吸很小，并不受其它譜線的干擾。內(nèi)標元素含量一定的。9.何謂三標準試樣法？解：三標準試樣法就是將三個或三個以上的標準試樣和被分析試樣于同一實驗條件下，在同一感光板上進行 攝譜。由每個標準試樣分析線對的黑度差與標準試樣中欲測成分含量 c 的對數(shù)繪制工作曲線，然 后由被測試樣光譜中測得的分析線 對的黑度差，從工作曲線中查出待測成分的含量。10. 試述光譜半定量分析的基本原理，如何進行？解：光譜半定量分析主要有三種方法（）譜線呈現(xiàn)法，當分析元素含量降低時，該元素的譜線數(shù)目也會逐漸減少，可以根據(jù)一定實驗條件下出現(xiàn)特征譜線的數(shù)目來進行半定量分析（）譜線強度比較法可以將被測元素配制成不同濃度的標準系列，然后分別與試樣同時攝譜，并控制相同的攝譜條件，通過比較被測元素的靈敏線與標準試樣中該元素的相應(yīng)譜線的黑度，用目視進行比較，進行半定量分析（）均稱線對法選擇基體元素或樣品中組成恒定的某元素的一些譜線做為待測元素分析線的均稱線對(激發(fā)電位相近的譜線)，通過二者的比較來判斷待測成分的近似含量。二、選擇題B、B、C、A、A、C、B、A、C、A、C、C、B、B、三、填